[发明专利]用于从倾斜井筒中抽出流体的液压驱动双作用正排量泵系统

说明书

提供一种潜水液压驱动多级双作用正排量泵系统。该系统装有一个液压驱动的往复式线性双作用电机，其中，所述电机集中配置在电机两侧的双作用流体泵之间并与之相连，每个泵和电机的活塞均在装置圆柱形主体内壁和同中心配置在主体内的圆柱形产液管道外壁之间的环形空间内，以将井筒流体从装置外部泵送通过泵并进入中央产液管道。可通过地面上的VFD电机和PLC控制器控制流过致动器的液压流体流动速率和方向，且可通过安装到井下组件上的至少一个机电阀门和两个限位开关控制液压流体流动速率和方向。

技术领域

本发明领域是使用高容量和高可靠性泵送或人工提升系统清除井筒中的流体。

背景技术

在先前技术中，其示例如下所述，已知使用在井筒底端管道中安装的往复式线性泵，在泵和地面收集设备之间连接管道，并为泵的往复运动提供动力，通常，活塞部署在汽缸内，汽缸装有相关流量阀控制装置，例如单向阀，用于通过一系列端对端连接并在最低端连接到泵子组件的抽油杆(该抽油杆可在最高端连接到一些机构上)，例如抽油机或类似的驱动机构(在动力下，从地面到泵子组件提供往复线性运动)控制泵子组件内的流体流动。线性泵可以是一系列或多级提升活塞和在每一级均装有适当单向阀的封隔器。此类系统耗时、经过时间考验且提供高可靠性，但由于一系列刚性互连杆不能围绕角落线性移动，或不能在倾斜井筒中弯曲，不会撞击井的内壁，从而对套管和泵杆系统造成损坏和磨损，因此无法部署在倾斜井筒(通常称为“水平井”)中。另外，抽油机式提升系统提供非常不均匀的压力分布，产出流体的流速相对低且不均匀，导致抽液量较低且效率低。此类泵非常普遍，且构成本发明领域内的公知常识的一部分。

较新的系统用地面上的线性液压电机替代抽油机，相关的控制系统试图平衡由不均匀的电机负载引起的不均匀的生产流量，且机械连接件连接到处于数千英尺长抽油杆伸缩范围内的动力行程，其中，我们可以指望通过更精细控制的线性电机而非以前的原油抽油机系统，或通过液压流体动力而非通过抽油杆传递往复线性运动，更有效地将来自地面的电机功率传递给井下泵，因此，有望改善传统抽油机系统的低泵送速率和效率。这种情况的一个示例参见US2015/0285041Dancek和US 8,851,860to Mail。在这种改进的泵系统中，在地面提供动力以驱动井下相同类型的有杆抽油系统，这在本发明中是新颖的：通过使用液压油缸为抽油杆提供往复线性驱动，并通过自适应控制系统控制液压油缸，可使用基于计算机的自适应代码和压力和流量传感器信息更精细地调整功率分布和行程长度以及循环时间。此类系统不能部署在倾斜井筒中，且在地面而非泵上提供液压开关阀控制装置。这有助于改善流量特性，而这一特性是抽油机先前技术的缺点，且这能够提供无大移动部件的井口，确保其不会那么难看且对于周围的人来说可能更安全。此类先前技术发明的数千英尺长的抽油杆仍必须往复运动，这通过可能的数英里长机械连接的易摩擦和连接的抽油杆浪费大量的驱动能量，且需要大量抽油杆机构将线性动力提供给井下泵。在泵柱塞的吸入和排出动作的每个往复行程中，井筒流体压力仍然会大幅波动，这会扰乱井筒筛网或割缝衬管周围的过滤砂，进而导致这些污染物被吸入泵腔，积聚和堵塞泵阀。为了防止抽油杆与井筒内地面或套管摩擦并发生磨损，此类发明的井下泵不能放置在斜井段或水平井生产区深处，这意味着在井的流体产量下降时，可能必须添加ESP系统来配合此类系统。

尽管其他系统使用从地面设备通过管道(绝缘线套软管)提供的液压来驱动往复式线性泵(在相关井筒下部区段中)的线性运动，但通过泵和致动器中包括的机械松开或触发式开关阀装置控制此类系统，或此类系统在地面上装有开关阀。